[發明專利]調控玉米葉夾角的DNA序列及其突變體、分子標記、檢測引物和應用

有效

• 申請號: 202010075654.6
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111118030B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 王海洋;王寶寶;李鑫;趙斌斌;李全權;趙永平
• 申請（專利權）人: 華南農業大學;中國農業科學院生物技術研究所
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46;C12Q1/6895;C12N15/11
• 代理公司: 北京思元知識產權代理事務所(普通合伙) 11598
• 代理人: 余光軍;霍雪梅

本發明公開了調控玉米葉夾角的DNA序列及其突變體、分子標記、檢測引物和應用。本發明首先提供了調控玉米葉夾角的關鍵DNA序列及其突變體，其多核苷酸序列為SEQ ID No.1和SEQ ID No.2所示，本發明所提供的調控玉米葉夾角的DNA序列及其突變體能夠調控ZmNAC16基因在玉米葉枕中的表達，進而應用于改良玉米葉夾角和株型，也可進一步應用于培育玉米新品種。本發明還進一步提供了DNA關鍵序列及其突變體變異情況的特異性檢測引物以及檢測玉米中ZmNAC16基因表達量的檢測引物，這些檢測引物能應用于定向改良玉米的葉夾角，對于玉米耐密植和高產量育種也具有應用潛力。

技術領域

本發明涉及調控玉米葉夾角的DNA序列及其突變體，尤其涉及調控ZmNAC16基因表達的內含子和3’-UTR區的突變體和檢測引物，本發明進一步涉及它們在調控玉米葉夾角中的應用，屬于玉米的分子育種領域。

背景技術

玉米是中國的第一大農作物，對中國的糧食安全和農業發展有著舉足輕重的作用。然而，耕地面積的制約(中國的可耕耕地面積僅占世界耕地面積的7％，卻面臨著要養活～20％的世界總人口)，不得不把提高單位面積的產量作為提高中國玉米產出的主要手段；并且，相較而言，中國玉米的平均產量僅僅為美國的60％，提升的潛力和空間巨大。

研究表明，提高品種耐密性和種植密度是提高玉米單產的關鍵。在過去80年里，美國玉米的種植密度從20世紀30年代的～30000株/公頃提高到了現在的～70000株/公頃(62000-104000株/公頃)；同時，玉米單產也從20世紀30年代的1287公斤/公頃提高到2010年的9595公斤/公頃(USDA-NASS,2012)；而這個過程中玉米的單株產量和雜種優勢的增加并不明顯，單產的提升更多的是由于品種耐密性和種植密度的持續增長。而對中國不同年代玉米品種的研究也顯示，近現代的品種相較于早期品種，在光合效率、抗倒性、空稈率和產量等方面都在向著更加耐密的方向發展。因此，提高品種耐密性和種植密度是現代玉米育種和生產中的重要目標和趨勢。

降低植株的莖葉夾角是提高玉米耐密性的關鍵。較小的莖葉夾角可以最大程度上減少玉米植株之間的相互遮蔭，改善田間整體的冠層結構，增強植株間的通風透光性，更利于玉米功能葉(穗位葉、穗上第一葉和穗下第一葉)捕獲陽光和進行光合作用，利于玉米高產；同時良好的通風透光還將大大增加植株下層的紅光/遠紅光(R/FR)的比例，減少密植避蔭反應造成的莖稈徒長、根系變弱、莖稈強度降低等不利影響，利于玉米穩產；此外，研究表明，緊湊的葉夾角還有利于葉片對氮素的同化促進灌漿，直接影響玉米產量。并且，不同單位的研究都表明現代玉米育種過程中葉夾角都向著越來越緊湊的方法改良，而這種趨勢和玉米耐密性的提升是高度相關的，這也從另一個側面反映葉夾角對玉米耐密育種的重要性。

研究發現，玉米中已報道的調控葉夾角變化的基因主要包括SPL、LOB、MYB、bZIP、Homeodomain-like等基因家族的基因，如LG1、LG2、LG3、LG4、LGN1、DWIL1、DRL1、DRL2、ZmRAVL1、qLA1、ZmCLA4、ZmTAC1、BRD1、ZmBRL2、ZmBRL3、ZmBRI1b、ZmBRL1、ZmBRI1a等。但目前為止，還沒有NAC家族基因(NAC domain containing protein)調控玉米葉夾角表型的報道。此外，以上調控葉夾角變化的基因的移碼、提前終止或其他造成蛋白功能改變的突變體往往造成葉夾角的劇烈改變，并且經常附帶有諸如花序發育受阻、葉器官發育異常、產量急劇降低等不利影響，無法直接應用到玉米育種實踐中去。相比之下，一些非基因編碼區的自然變異，往往只是改變基因的表達量，較少帶來不利效應。尤其是一些經過漫長的育種選擇而保留下來的自然變異，在育種中具有廣闊的應用前景。因此，如果能夠準確鑒定到非基因編碼區的這些自然變異對于玉米的分子育種將具有重要的應用潛力。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種調控玉米葉夾角的關鍵DNA序列；

本發明的目的之二是提供所述調控玉米葉夾角的DNA序列的突變體；